CN104368992B - 实时高度模拟压脚装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实时高度模拟压脚装置，安装于一横梁，包括一压脚本体和四个安装板；四个安装板均固定于横梁下方，每一安装板上安装有一测量传感器安装支架和一气缸安装板，每一测量传感器安装支架上安装一测量传感器，每一气缸安装板上安装一气缸；四个气缸的活塞杆均连接压脚本体，并均匀分布于压脚本体的四个角处；四个高度感应块分别固定于压脚本体上，每个高度感应块对应一个测量传感器设置。当需要铣削板材平面时，控制气缸的活塞杆动作，使压脚本体向下运动，高度感应块与压脚本体一同往下运动，而测量传感器固定于横梁不动，即可测出压脚本体四个角处的高度位置，从而进行对应调整，使板材被加工的区域与板材平面始终保持平行的状态。

Description

实时高度模拟压脚装置

技术领域

本发明涉及一种数控钻铣切设备的压紧装置，尤其涉及一种实时高度模拟压脚装置，主要应用于等离子复合加工领域。

背景技术

目前，平面板材的等离子复合加工中，由于等离子属于热切割，在切割时易对工作台的支撑板造成破坏，导致被加工板材所放置的平面并不是一个理想的平面。在多次加工之后，放置平面会发生较大的变化。那么在钻孔和铣削时，就需要测量被加工面的高度，来调整钻头和铣头的高度，以保证孔能够顺利钻穿或者是铣头能够加工到准确的尺寸。

以往的钻切一体机在钻头附近安装有一个高度探测装置，可以是线性传感器，也可以是超声波传感器，用途就是准确测量板面所处的高度位置，板厚为已知，那么控制系统就可以控制主轴钻头需要下降的高度，以保证能够完成加工。在较小的幅面内，被加工板材板面的高度倾斜会很小，几乎可以忽略不计。但是对于大幅面的铣削加工，板材的两端的高度差经常会超过5mm，甚至是10mm，那么如果指定铣头在同样的高度上加工，加工深度为5mm，很有可能发生的情况就是一端能够加工到，而另外一端无法加工，导致板材被加工的区域与板材不平行，不符合加工要求。

因此有必要设计一种实时高度模拟压脚装置，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种保证了板材被加工的区域与板材平面平行的实时高度模拟压脚装置。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种实时高度模拟压脚装置，安装于一横梁，包括一压脚本体和四个安装板；四个所述安装板均固定于所述横梁下方，每一所述安装板上安装有一测量传感器安装支架和一气缸安装板，每一所述测量传感器安装支架上安装一测量传感器，每一所述气缸安装板上安装一气缸；四个所述气缸的活塞杆均连接所述压脚本体，并均匀分布于所述压脚本体的四个角处；四个高度感应块分别固定于所述压脚本体上，每个所述高度感应块对应一个所述测量传感器设置。

进一步地，所述压脚本体呈矩形框体，其中空区域为工作区。

进一步地，所述压脚本体的下端均匀设置多个压脚顶针。

进一步地，所述压脚顶针的表面呈六角状。

进一步地，四个所述高度感应块均通过螺杆和支架板固定于所述压脚本体，四个所述高度感应块呈矩形分布。

进一步地，四个所述高度感应块均为非接触式磁性感应器。

进一步地，每一所述气缸上连接一电磁阀。

进一步地，四个所述安装板均与所述横梁底部焊接，每一所述安装板均具有平面状的安装面，用于安装所述测量传感器安装支架和所述气缸安装板。

进一步地，每一所述安装板上设有一开槽，供所述高度感应块穿过。

本发明具有以下有益效果：

四个所述气缸的活塞杆均连接所述压脚本体，并均匀分布于所述压脚本体的四个角处；四个高度感应块分别固定于所述压脚本体上，每个所述高度感应块对应一个所述测量传感器设置。当需要铣削板材平面时，控制气缸的活塞杆动作，使压脚本体向下运动，同时，高度感应块与压脚本体一同往下运动，而测量传感器固定于横梁不动，即可通过高度感应块发生的位置变化测出压脚本体四个角处的高度位置，从而进行对应调整，使板材被加工的区域与板材平面始终保持平行的状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的实时高度模拟压脚装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的实时高度模拟压脚装置的工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2，本发明实施例提供一种实时高度模拟压脚装置，安装于一横梁8，包括一压脚本体1和四个安装板2。四个安装板2的位置对于所述压脚本体1的四个角处。

如图1和图2，四个所述安装板2均固定于所述横梁8下方，每一所述安装板2上安装有一测量传感器安装支架3和一气缸安装板4，每一所述测量传感器安装支架3上安装一测量传感器6，每一所述气缸安装板4上安装一气缸5。在本较佳实施例中，四个所述安装板2均与所述横梁8底部焊接，每一所述安装板2均具有平面状的安装面，用于安装所述测量传感器安装支架3和所述气缸安装板4。

如图1和图2，四个所述气缸5的活塞杆均连接所述压脚本体1，并均匀分布于所述压脚本体1的四个角处，用于推动所述压脚本体1向下运动，每一所述气缸5上连接一电磁阀，所述电磁阀可电气带动所述气缸5运作。四个高度感应块7分别固定于所述压脚本体1上，每个所述高度感应块7对应一个所述测量传感器6设置，所述高度感应块7与所述测量传感器6设置配套使用，用来测量高度的变化。其中，四个所述高度感应块7均通过螺杆和支架板固定于所述压脚本体1，四个所述高度感应块7呈矩形分布。每一所述安装板2上设有一开槽，供所述高度感应块7穿过，也即是所述高度感应块7可穿过所述安装板2运动，通过所述高度感应块7的运动，所述测量传感器6可以测量出其高度变化。在本较佳实施例中，四个所述高度感应块7均为非接触式磁性感应器，可以减少接触摩擦，延长使用寿命。

如图1和图2，所述压脚本体1呈矩形框体，其中空区域为工作区，所述压脚本体1的下端均匀设置多个压脚顶针11，所述压脚顶针11的表面呈六角状。采用分布式的压脚顶针11安装，可避免板材板面铁屑过多时，压脚本体1无法与板面良好接触导致固定面不准确。同时压脚顶针11表面加工为六角状，便于安装和更换。

如图1所示，安装有四个测量传感器6的位置分布定义为A、B、C和D，其中，整个实时高度模拟压脚装置安装于横梁8底部，所述横梁8为双横梁结构，其中B，C为一侧，A，D为另一侧，A、B、C、D呈矩形分布。当需要铣削板材平面时，控制气缸5的活塞杆动作，使压脚本体1向下运动，同时，高度感应块7与压脚本体1一同往下运动，而测量传感器6固定于横梁8不动，即可通过高度感应块7发生的位置变化测出压脚本体1四个角处的高度位置，由于已知A，B，C，D四个点的X，Y在系统坐标中的位置，那么即可模拟出被加工工件在系统坐标中所处的高度位置和倾斜，从而进行对应调整，使板材被加工的区域与板材平面始终保持平行的状态。

如图2所示，当需要进行铣削加工时，工件9放置于工作台10上，由于长期的切割，工作台10板面会发生变形，因此，当工件9放上去之后，表面相对水平面会不平。此时四个气缸5分布在其电磁阀控制下通气，推动所述压脚本体1往下压，由于所述高度感应块7也固定在压脚本体1上，会随之一起下降，所述测量传感器6会测出所述高度感应块7下降的距离。高度感应块7在系统坐标内的X，Y方向是固定的，那么四个测量传感器6测出的四个点的坐标分别为A（Xa，Ya，Za），B（Xb，Yb，Zb），C（Xc，Yc，Zc），D（Xd，Yd，Zd），控制系统即可模拟出工件9表面所处的平面位置。但是通常已知3点即可求出一个平面。那么连接AC为一条直线，控制系统在计算时，如果加工点落在ABC平面，那么以A、B、C三个点求出的平面计算实时点σ的位置。如果加工点落在ADC平面，那么以A、D、C三个点求出的平面计算实时点σ的位置。以下计算过程，均为以ABC平面为例。

现已知A（Xa，Ya，Za），B（Xb，Yb，Zb），C（Xc，Yc，Zc）三点坐标，来计算三点所处位置的平面方程。向量AB=（Xb-Xa，Yb-Ya，Zb-Za），向量AC=（Xc-Xa，Yc-Ya，Zc-Za）。假设平面ABC的法向量为（m，n，1）根据向量AB和AC得出方程式：（Xb-Xa）m+（Yb-Ya）n+（Zb-Za）=0，（Xc-Xa）m+（Yc-Ya）n+（Zc-Za）=0。求出m={（Zb-Za）*（Yc-Ya）-（Zc-Za）*（Yb-Ya）}/{（Xc-Xa）*（Yb-Ya）-（Xb-Xa）*（Yc-Ya）}，n={（Zb-Za）*（Xc-Xa）-（Zc-Za）*（Xb-Xa）}/{（Xb-Xa）*（Yc-Ya）-（Xc-Xa）*（Yb-Ya）}。故ABC三点所处的平面方程为m（X-Xa）+n（Y-Ya）+Z-Za=0，即{（Zb-Za）*（Yc-Ya）-（Zc-Za）*（Yb-Ya）}/{（Xc-Xa）*（Yb-Ya）-（Xb-Xa）*（Yc-Ya）}X+{（Zb-Za）*（Xc-Xa）-（Zc-Za）*（Xb-Xa）}/{（Xb-Xa）*（Yc-Ya）-（Xc-Xa）*（Yb-Ya）}Y+Z-Xa{（Zb-Za）*（Yc-Ya）-（Zc-Za）*（Yb-Ya）}/{（Xc-Xa）*（Yb-Ya）-（Xb-Xa）*（Yc-Ya）}-Ya{（Zb-Za）*（Xc-Xa）-（Zc-Za）*（Xb-Xa）}/{（Xb-Xa）*（Yc-Ya）-（Xc-Xa）*（Yb-Ya）}-Za=0。

压脚本体1平面的初始高度h为一固定高度，在调试设备完成后可测量出此值在系统坐标中的高度位置，需要注意的是，以上所有的Z值，均为相对压脚本体1的初始高度值。因为需要计算的即是主轴铣头需要下降的高度，而并非铣头相对水平地面的高度值。得出平面方程之后，如果需要铣削平面的深度为5mm，就可以计算出点σ在任意X，Y位置上的Z值（将X，Y代入平面方程式，既可求出Z值），然后加上5mm，即是需要控制铣头下降的高度值。

通过本技术方案，所示实时高度模拟压脚装置可以对铣头的高度实时调整，保证其铣削平面与被加工工件9的平面基本水平，选用高精度的线性传感器，其感应最大线性误差为0.05mm，计算后的误差水平可控制在±0.1mm内，可以满足等离子切割行业的要求。

与传统钻铣切一体机的压脚装置相比，所示实时高度模拟压脚装置大幅度增加了压脚本体的固定范围，并在四个位置布置了高度感应块，通过控制系统计算出被压工件所处的高度及斜度，可以实时模拟出铣头在每个点加工时所需要下降的高度。所述实时高度模拟压脚装置可以避免有些区域无法加工的情况，能够以板材平面作为基准面来进行铣削加工，保证被加工的区域与板材平面平行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实时高度模拟压脚装置，安装于一横梁，其特征在于，包括一压脚本体和四个安装板；

四个所述安装板均固定于所述横梁下方，每一所述安装板上安装有一测量传感器安装支架和一气缸安装板，每一所述测量传感器安装支架上安装一测量传感器，每一所述气缸安装板上安装一气缸；

四个所述气缸的活塞杆均连接所述压脚本体，并均匀分布于所述压脚本体的四个角处；

四个高度感应块分别固定于所述压脚本体上，每个所述高度感应块对应一个所述测量传感器设置。

2.如权利要求1所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：所述压脚本体呈矩形框体，其中空区域为工作区。

3.如权利要求1所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：所述压脚本体的下端均匀设置多个压脚顶针。

4.如权利要求3所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：所述压脚顶针的表面呈六角状。

5.如权利要求1所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：四个所述高度感应块均通过螺杆和支架板固定于所述压脚本体，四个所述高度感应块呈矩形分布。

6.如权利要求1或5所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：四个所述高度感应块均为非接触式磁性感应器。

7.如权利要求1所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：每一所述气缸上连接一电磁阀。

8.如权利要求1所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：四个所述安装板均与所述横梁底部焊接，每一所述安装板均具有平面状的安装面，用于安装所述测量传感器安装支架和所述气缸安装板。

9.如权利要求1或8所述的实时高度模拟压脚装置，其特征在于：每一所述安装板上设有一开槽，供所述高度感应块穿过。